สถาบันวิทยาศาสตร์ทางทะเล มหาวิทยาลัยบูรพา ได้รับการพัฒนามาจาก "พิพิธภัณฑ์สัตว์และสถานเลี้ยงสัตว์น้ำเค็ม" ก่อตั้งขึ้นเมื่อเดือนกันยายน พ.ศ.2512 โดยคณะอาจารย์ภาควิชาชีววิทยา มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ วิทยาเขตบางแสน(วิทยาลัยวิชาการศึกษาบางแสนเดิม) และนิสิตอีกจำนวนหนึ่ง โดย ดร.บุญถิ่น อัตถากร อดีตอธิบดีกรมการฝึกหัดครูและอดีตปลัดกระทรวงศึกษาธิการ เป็นผู้สนับสนุนการดำเนินโครงการ

พิพิธภัณฑ์สัตว์และสถานเลี้ยงสัตว์น้ำเค็ม ได้รับการพัฒนาขึ้นเป็นลำดับจนไม่สามารถขยายออกไปได้อีก เนื่องจากตัวอาคารมีขนาดจำกัดและไม่ได้ออกแบบไว้สำหรับการนี้โดยตรง เพื่อเป็นการขยายกิจการของพิพิธภัณฑ์สัตว์และสถานเลี้ยงสัตว์น้ำเค็มให้กว้างขวางยิ่งขึ้นกว่าเดิม มหาวิทยาลัยโดยการนำของ ดร.ทวี หอมชง และคณะ ได้จัดทำโครงการขอความช่วยเหลือจากรัฐบาลญี่ปุ่น เมื่อเดือนกรกฎาคม พ.ศ.2523 ซึ่งรัฐบาลญี่ปุ่นได้ให้ความช่วยเหลือแบบให้เปล่าในการจัดตั้งศูนย์วิทยาศาสตร์ทางทะเล โดยเริ่มก่อสร้างในวันที่ 1 ธันวาคม พ.ศ. 2524 ณ บริเวณด้านหน้าของมหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ วิทยาเขตบางแสน ในเนื้อที่ประมาณ 30 ไร่ สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี ทรงพระกรุณาเสด็จทรงวางศิลาฤกษ์เมื่อวันที่ 23 มีนาคม พ.ศ.2525 และพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช รัชกาลที่ 9 เสด็จพระราชดำเนินทรงเปิดศูนย์วิทยาศาสตร์ทางทะเล เมื่อวันที่ 24 กรกฎาคม พ.ศ.2527

โดยมีส่วนบริการ 3 ส่วน ได้แก่

1. สถานเลี้ยงสัตว์น้ำเค็ม

เป็นส่วนที่จัดแสดงเพื่อให้ความรู้เกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตและความเป็นอยู่ของสัตว์ทะเลชนิดต่างๆ ที่อาศัยอยู่ในเขตน่านน้ำของไทย  จัดแสดงในตู้โดยมีการจัดสภาพใกล้เคียงธรรมชาติมากที่สุด แต่ละตู้จะมีป้ายเพื่อบ่งบอกชนิดสัตว์ทะเลที่อยู่ในตู้ทั้งชื่อสามัญและชื่อทางวิทยาศาสตร์ แบ่งเป็น 6 หัวข้อใหญ่  ได้แก่

• ชีวิตชายฝั่งทะเล
• สีสันแห่งท้องทะเล
• ครัวของโลก
• แปลก... สวยซ่อนพิษ
• ลานเรียนรู้ชาวเล
• ยักษ์ใหญ่ใต้สมุทร

2. พิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ทางทะเล

• นิทรรศการเฉลิมพระเกียรติพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดชฯ เกี่ยวกับพระราชกรณีกิจทางด้านการฟื้นฟู อนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติ และด้านวิทยาศาสตร์การประมง
• นิทรรศการเรื่องราวของอาณาจักรของสิ่งมีชีวิตในทะเล 
• นิทรรศการเรื่องราวของทะเล และระบบนิเวศในทะเล 
• นิทรรศการเกี่ยวกับความสำคัญของทะเลที่มีต่อมนุษย์ 
• ห้องพิพิธภัณฑ์เปลือกหอย และวิวัฒนาการของหอย

3. ศูนย์เรียนรู้โลกใต้ทะเลบางแสน

เป็นศูนย์เรียนรู้ด้านวิทยาศาสตร์ทางทะเลแห่งใหม่ที่เชื่อมต่อกับอาคารสถานเลี้ยงสัตว์น้ำเค็มเดิมของสถาบันวิทยาศาสตร์ทางทะเล มหาวิทยาลัยบูรพา ภายในประกอบด้วย ส่วนจัดแสดงที่เป็นตู้แสดงพันธุ์สัตว์ทะเล จำนวน 17 ตู้ ซึ่งเป็นตู้จัดแสดงขนาดใหญ่ จำนวน 3 ตู้ประกอบด้วย ตู้จัดแสดงขนาดใหญ่ (Big Tank) มีความจุน้ำ 4,700,000 ลิตร นอกจากนี้ ยังมีตู้ทรงกระบอก (Cylinder Tank) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 เมตรเพื่อจัดแสดงพันุธ์ปลาทะเลที่อาศัยอยู่รวมกันเป็นฝูง

• โซนที่ 1 ท่องสมุทร อยู่บริเวณน้ำพุปลากระเบนด้านหน้าอาคาร เป็นจุดเช็คอินก่อนเข้าสู่ตัวอาคารที่พลาดไม่ได้ เปรียบเสมือนการเดินตามรอยฝูงกระเบนเข้าสู่อะควอเรียม
• โซนที่ 2 มาหาสมุทร
• โซนที่ 3 เสียงเพรียกจากทะเล : ห้องเธียร์เตอร์ขนาด 44 ที่นั่ง สำหรับชมภาพยนตร์สั้นเกี่ยวกับทะเล เปรียบเสมือนห้องเรียนแห่งโลกใต้ทะเล (ยังไม่เปิดใช้งาน)
• โซนที่ 4 ลัดเลาะเลียบหาด
• โซนที่ 5 แสงแห่งท้องทะเล
• โซนที่ 6 อัญมณีแห่งมหาสมุทร
• โซนที่ 7 สารพันปลาฝูง
• โซนที่ 8 มหัศจรรย์สัตว์พิเศษ
• โซนที่ 9 อัศจรรย์โลกสีคราม
• โซนที่ 10 ฟอสซิลมีชีวิต
• โซนที่ 11 สาร (รักษ์) จากสมุทร เป็นการ “เปิดสมุทรบันทึก” สัตว์ทะเลที่สูญพันธุ์ และที่กำลังจะสูญพันธุ์ รวมทั้งปัญหา สาเหตุที่ส่งผลต่อการสูญพันธุ์ของสัตว์เหล่านี้ รวมถึงแนวทางที่จะร่วมกันอนุรักษ์